模拟微重力效应对心肌细胞一氧化氮水平的影响及其相关机制的研究

空间微重力导致的心肌收缩功能下降是航天医学的重要问题, 其发生机制尚不清楚. 采用电子自旋共振(ESR)、免疫细胞化学和核酸原位杂交等技术研究了模拟微重力效应对心肌细胞一氧化氮(NO)水平、诱导型一氧化氮合成酶(iNOS)表达的影响及其调控的信号转导途径, 以探讨模拟微重力影响心肌细胞收缩功能的可能机制. 结果表明, 模拟微重力导致心肌细胞NO水平增高, iNOS蛋白及其mRNA表达上调; 非选择性的蛋白激酶抑制剂staurosporine和选择性的蛋白激酶C ( PKC )抑制剂calphostin C均可显著抑制模拟微重力下心肌细胞NO水平增高, 说明模拟微重力对iNOS表达的调节至少是部分地依赖于PKC途径. 结果提示, 心肌细胞NO途径对模拟微重力条件敏感, 该途径可能在模拟微重力影响心肌细胞收缩功能的机制中发挥重要作用.     

回转对COL1A1-EGFP基因表达的影响

研究微重力对COL1A1(Ⅰ型胶原α1链基因)启动子活性的影响,探讨微重力对成骨细胞相关基因表达影响的作用机制.将长为3.6 kb COL1A1启动子双酶切,获得不同长度的启动子片段,并与报告基因EGFP(增强型绿色荧光蛋白)连接,转染ROS17/2.8细胞,用G418筛选,得到稳定转染COL1A1-EGFP基因的ROS17/2.8细胞株.利用回转器模拟微重力效应,体外培养条件下,观察各细胞株报告基因的表达情况.结果显示细胞在模拟微重力下培养24,48 h后,报告基因EGFP和Ⅰ型胶原的表达升高,表明COL1A1启动子活性增强.说明短期模拟微重力条件下,成骨细胞能通过增强COL1A1启动子活性,代偿性提高Ⅰ型胶原的表达.     

Mg2+和SeO2-3对鸡胚软骨细胞受模拟微重力不良影响的拮抗

在回转模拟微重力条件下,研究了鸡胚负重软骨细胞骨架的微管系统和碱性磷酸酶活性两项指标的变化,以及1 mg/L亚硒酸钠和5 mmol/L Mg2+对这些指标的影响.流式细胞仪对微管含量的测定显示回转后微管蛋白含量的减少,说明微管系统受到不良影响.碱性磷酸酶活性比对照组明显降低,表明模拟微重力能降低软骨细胞的钙化能力.如果在回转前加入SeO2-3和Mg2+,发现SeO2-3可以在一定程度上拮抗模拟微重力引起的微管蛋白及碱性磷酸酶活性改变,而Mg2+基本上可以完全拮抗模拟微重力对这两项指标的不良影响.     

Mg~(2+)和SeO_3~(2-)对鸡胚软骨细胞受模拟微重力不良影响的拮抗

在回转模拟微重力条件下 ,研究了鸡胚负重软骨细胞骨架的微管系统和碱性磷酸酶活性两项指标的变化 ,以及 1mg/L亚硒酸钠和 5mmol/LMg2 + 对这些指标的影响 .流式细胞仪对微管含量的测定显示回转后微管蛋白含量的减少 ,说明微管系统受到不良影响 .碱性磷酸酶活性比对照组明显降低 ,表明模拟微重力能降低软骨细胞的钙化能力 .如果在回转前加入SeO2 -3 和Mg2 + ,发现SeO2 -3 可以在一定程度上拮抗模拟微重力引起的微管蛋白及碱性磷酸酶活性改变 ,而Mg2 + 基本上可以完全拮抗模拟微重力对这两项指标的不良影响     

模拟微重力对拟南芥幼苗的影响

对正常条件和模拟微重力条件下拟南芥幼苗的生长状况进行了研究,发现拟南芥幼苗的生长发育、生理生化特性、酶活性等均发生一系列的变化.并利用qRT-PCR技术深入研究了经模拟微重力处理的幼苗过氧化物酶的基因表达量的变化.这些结果为植物在受控生态生保系统中的生长提供了试验支持.     

长期糖尿病大鼠心脏肾上腺素受体及其介导的功能的变化

目的:探讨长期糖尿病大鼠心脏肾上腺素受体(AR)的改变及其与心功能变化之间的关系.方法:采用链脲佐菌素(STZ)注射造成胰岛素依赖性糖尿病大鼠模型,放射配体结合实验和离体左心房收缩功能实验等方法观察心脏AR及功能的改变.结果:与同龄对照大鼠相比,糖尿病大鼠心脏β-AR的最大结合容量(Bmax)下降34%(P<0.05),KD值不变;心脏α1-AR Bmax无显著改变.糖尿病大鼠左心房β-AR介导的最大收缩反应(Rmax)较对照组下降64%(P<0.05);α1-AR介导的最大收缩反应增加36%(P<0.05),pD2值不变.结论:长期糖尿病大鼠心脏β-AR介导的最大收缩反应降低,其可能与β-AR数量减少有关.α1-AR介导的最大收缩反应代偿性增强,其可能与受体后信号转导效应增强有关.     

心脏疾病中G蛋白的变化

G蛋白是一类重要的信号转导分子,其生理功能是将细胞膜受体所识别的各种细胞外信号同细胞内一系列效应分子偶联起来,引起核基因转录及蛋白质结构和功能的变化。G蛋白在心脏表达的亚型有Gs、Gi/o、Gq／11、G12／13,参与心肌收缩力、心率、心律和心肌细胞生长的调节。本文着重讨论了心脏G蛋白的分类、结构和功能,以及在心肌肥大、心力衰竭、急性心肌缺血和心律失常等心脏疾病中的改变,以加深对这些疾病的发病机制和病理生理过程的认识。     

高血压糖尿病大鼠心脏肾上腺素受体的改变与心功能变化之间的关系

目的:研究高血压糖尿病大鼠心脏肾上腺素受体(AR)的改变与心功能变化之间的关系.方法:采用左肾动脉缩窄和注射链脲佐菌素制高血压糖尿病大鼠模型,放射配体结合实验和离体左心房收缩功能实验等方法观察心脏AR(β-AR和/或α1-AR)及功能的改变.结果:与正常对照相比,高血压糖尿病大鼠心脏β-AR的最大结合容量(Bmax)增加35%(P＜0.01),KD值不变;且心脏α1-AR的Bmax也显著增加(P＜0.05).高血压糖尿病大鼠左心房与对照相比,β-AR介导的最大收缩反应(Rmax)下降48%(P＜0.01),pD2值不变;α1-AR介导的最大收缩反应也降低41%(P＜0.05),pD2值不变.结论:高血压糖尿病大鼠心脏β-AR和/或α1-AR数量代偿性增加,但其介导的最大收缩反应降低,可能与受体后信号转导效应减弱有关.     

线粒体稳态失衡与心脏衰老及相关疾病

随着年龄的增长,衰老的心脏会发生左室肥厚、舒张功能不全、瓣膜功能下降、心肌纤维化增加、电传导异常等病理变化.线粒体作为真核细胞中调控代谢的关键细胞器,是细胞内合成ATP的重要场所.由于心脏一刻不停地收缩需要大量ATP提供能量,线粒体稳态对于维持正常的心脏功能至关重要,而线粒体稳态失衡则会导致心脏功能发生异常.本文主要阐述了衰老心脏中线粒体的异常变化,探讨了线粒体形态与数量变化、线粒体代谢异常、线粒体质量控制失衡、线粒体基因组和转录组改变等线粒体稳态失衡在常见衰老相关心脏疾病发生发展中的重要作用,总结了靶向线粒体干预衰老相关心脏疾病的现状与前景,为研究线粒体相关心脏疾病的细胞分子机制,治疗衰老相关的心脏疾病提供新的思路.     

模拟微重力条件下 WB-F344细胞的三维培养

与传统的单层平面培养相比,细胞三维培养可更好地模拟生物体内细胞的生长状态和微环境.以Cytodex-3微载体为支持物,利用旋转式细胞培养系统（RCCS）模拟微重力条件,悬浮培养法构建大鼠WB-F344细胞微重力三维培养模型.并通过细胞计数、光学显微镜、透射电镜、逆转录-聚合酶链反应（RT-PCR）和流式细胞术等方法分析了细胞增殖、显微结构、粘附分子及钙粘蛋白（E-cadherin）表达情况.结果表明,模拟微重力三维培养条件下WB-F344细胞增殖块,呈紧密多层排列、可见丰富的微绒毛和线粒体、胞间有桥粒和紧密连接形成,细胞粘着力加强、表现出良好的三维生长特征;与静置三维培养相比,纤粘连蛋白（Fn）mRNA表达呈上调趋势,细胞内E-cadherin表达量增加,这可能是微重力效应下细胞粘附力增强的部分机制.该培养体系可能有利于细胞之间,细胞与胞外基质之间相互作用及其作用机制的研究.     

微重力及模拟微重力对植物生长的影响

重力对地球上生物的生长、发育、代谢及繁殖等具有重要影响.植物细胞的重力敏感性已被众多研究所证明,在空间微重力环境或地面模拟微重力环境下,植物表现特殊的微重力反应.微重力或模拟微重力会对植物体生长产生一系列的影响.综述微重力及模拟微重力对植物生长的影响,并对近期这一领域的研究进行了概括.     

心脏衰老与线粒体治疗

随人口老龄化进程加速,由心脏衰老引发的各类心血管疾病已成为不可忽略的健康问题。心脏中,约95%的ATP来源于心肌线粒体,以维持心脏泵血功能。线粒体功能障碍可导致心肌能量不足,心肌细胞受损死亡或心肌衰老。因此,线粒体的功能完好对于维持心脏正常功能具有重要作用,并被认为是心脏衰老的一个关键特征。本文对心脏衰老与线粒体功能障碍进行综述,主要概述了衰老心脏的特征,衰老心肌细胞线粒体结构与功能的变化,重点阐述线粒体功能障碍导致心脏衰老的5大因素,包括线粒体形态数量的改变,线粒体DNA突变,线粒体质量控制失败,线粒体酶的改变,线粒体相关代谢产物及应激信号的变化。总结了靶向线粒体的心脏衰老治疗方式及作用机制,同时探讨了靶向年龄相关的线粒体治疗心脏衰老的现状和未来方向。     

模拟微重力诱导PC12细胞衰老的初步探讨

目的：构建模拟微重力条件下PC12细胞的培养体系,探讨模拟微重力对PC12细胞衰老的影响。方法：用Cytodex-3型微载体作为PC12细胞的贴附载体,旋转细胞培养系统所提供10-2g的微重力环境进行模拟微重力条件下的细胞培养。在倒置显微镜下观察PC12细胞的生长情况;用扫描电镜观察PC12细胞超微结构的变化;衰老相关β半乳糖苷酶（SA-β-gal）特异性染色对衰老的PC12细胞进行评估。结果：光镜下模拟微重力培养的PC12细胞表现出类衰老细胞的形态,扫描电子显微镜下观察发现其微绒毛增多。SA-β-gal染色的结果显示在模拟微重力的作用下,PC12细胞SA-β-gal的活性升高。结论：模拟微重力可以引起PC12细胞衰老样的形态变化,以及SA-β-gal的活性升高。     

模拟微重力下秀丽隐杆线虫的力学感知和肌萎缩的发生机制——太空飞行线虫试验地面平行对照研究部分

目前,微重力导致肌萎缩的分子机制尚不清楚,重力感知是该事件发生的关键环节．为了回答这一问题,在此之前首先实施了太空线虫试验,这部分结果已经在本刊报道过．而本次研究主要是在地面上建立了模拟微重力环境,观察处理后秀丽隐杆线虫（C.elegans）体壁肌细胞结构和功能的变化,一方面用于验证太空试验,同时比较两种处理结果的异同,以便于评价地面模拟微重力的有效性．经过14天19．5h旋转模拟微重力处理后,对线虫生存率和运动能力进行了观察,并检测了几个重要的肌相关基因表达和蛋白质水平．模拟微重力下线虫生存率没有明显变化,但运动频率显著下降,爬行轨迹也发生了轻微改变,运动幅度降低,提示线虫运动功能出现障碍．从形态学上观察发现：肌球蛋白A（myosin A）免疫荧光染色显示模拟微重力组肌纤维面积缩小,而肌细胞致密体（dense-body）染色可见荧光亮度下降．这些结果直接提示模拟微重力使线虫出现了肌萎缩．随后Western blotting试验结果揭示,模拟微重力组线虫体壁肌的主要结构蛋白——myosin A含量减少,进一步确证了微重力性肌萎缩发生．在基因水平,旋转后抗肌萎缩蛋白基因（dys-1）表达明显上升,而hlh-1,unc-54,myo-3和egl-19的mRNA水平均下调,提示dys-1在骨骼肌感知和传导力学信息方面有重要作用,而hlh-1,unc-54,myo-3和egl-19则分别从结构和功能两个途径促进了微重力性肌萎缩的发生和发展．本次试验所得到的结果同太空飞行试验结果十分相似,一方面强化了太空试验结论,另一方面说明在地面上模拟微重力对生物体进行研究是有效可行的,将有助于提高太空试验的质量．     

Mg2+和SeO2-3对鸡胚软骨细胞受模拟微重力不良影响的拮抗

在回转模拟微重力条件下,研究了鸡胚负重软骨细胞骨架的微管系统和碱性磷酸酶活性两项指标的变化,以及1 mg/L亚硒酸钠和5 mmol/L Mg²⁺对这些指标的影响.流式细胞仪对微管含量的测定显示回转后微管蛋白含量的减少,说明微管系统受到不良影响.碱性磷酸酶活性比对照组明显降低,表明模拟微重力能降低软骨细胞的钙化能力.如果在回转前加入SeO^2-₃和Mg²⁺,发现SeO^2-₃可以在一定程度上拮抗模拟微重力引起的微管蛋白及碱性磷酸酶活性改变,而Mg²⁺基本上可以完全拮抗模拟微重力对这两项指标的不良影响.     

模拟微重力诱导PC12 细胞衰老的初步探讨

目的:构建模拟微重力条件下PC12细胞的培养体系,探讨模拟微重力对PC12细胞衰老的影响。方法:用Cytodex-3型微载体作为PC12细胞的贴附载体,旋转细胞培养系统所提供10-2g的微重力环境进行模拟微重力条件下的细胞培养。在倒置显微镜下观察PC12细胞的生长情况;用扫描电镜观察PC12细胞超微结构的变化;衰老相关β半乳糖苷酶(SA-β-gal)特异性染色对衰老的PC12细胞进行评估。结果:光镜下模拟微重力培养的PC12细胞表现出类衰老细胞的形态,扫描电子显微镜下观察发现其微绒毛增多。SA-β-gal染色的结果显示在模拟微重力的作用下,PC12细胞SA-β-gal的活性升高。结论:模拟微重力可以引起PC12细胞衰老样的形态变化,以及SA-β-gal的活性升高。     

微重力环境下的细菌生物学效应

本文主要根据国内外微重力环境下细菌生物学效应的研究文献,从细菌生长繁殖、抗生素敏感性、毒力变化、新陈代谢等方面进行总结,并概述了微重力环境改变细菌生物学性状的作用机制,展望了微重力环境细菌生物学技术的未来发展。     

CaMKII在细胞钙稳态维持及心肌保护中作用的研究进展

钙/钙调素依赖性蛋白激酶II(CaMKII)是主要表达于心脏的一种多功能苏氨酸/丝氨酸蛋白激酶,通过磷酸化与Ca2+调节相关的蛋白影响心肌的兴奋收缩耦联及细胞钙稳态.在心肌缺血缺氧等病理条件下,心肌细胞钙离子循环出现异常,CaMKII通过代偿性活性改变起到维持Ca2+稳态及心肌保护效应.深入了解CaMKII对钙循环的调节、在间歇性高海拔缺氧介导的心脏保护及心肌细胞内酸中毒后心肌收缩力恢复过程中的作用机制,具有重要的基础研究及临床应用前景.     

长期航天飞行心血管保护:问题与挑战

我国即将运行的空间站要求航天员长期驻留太空,航天飞行引发的心血管功能及循环系统调控改变直接影响航天员的健康和工作效能,其中失重是最重要的环境因素.目前人们对短期航天飞行机体的生理变化及适应规律已有一定的经验,但对长期失重所致的心血管变化规律、特征以及相关生理效应发生机制的认识还不够全面和深入,相应的心血管保护措施仍有待完善.阐明及解决上述问题是我国载人航天发展战略的迫切需求.本文综述了失重/模拟失重条件下机体心血管系统的变化、适应特征及相关机制的国内外研究进展,尤其是针对空间站长期微重力环境的心血管效应、现有心血管保护措施以及存在的问题与挑战进行了分析和讨论,希望为我国面向空间站任务长期航天飞行的心血管保护提供借鉴和新思路.     

模拟微重力对恶性胶质瘤细胞U87 影响的实验研究

目的:探讨模拟微重力(Modeled microgravity,MMG)对恶性胶质瘤细胞U87形态、生长增殖、基质金属蛋白酶-2、-9(Matrix metalloproteinase 2,MMP-2、Matrix metalloproteinase 9,MMP-9)及神经胶质酸性蛋白(Glial fibrillary acidic protein,GFAP)表达的影响。方法:常规培养U87细胞,传代培养3代后分为两组,正常重力组(Normal gravity,NG组)及模拟微重力干预组(Modeled microgravity,MMG组),相应条件下培养24 h,48 h和72 h。倒置显微镜观察U87细胞形态改变,细胞计数法及四甲基偶氮唑盐微量酶反应比色法(3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide,MTT法)检测模拟微重力干预和干预后U87细胞生长增殖情况;Western Blot检测不同培养时间后胶质瘤细胞U87 MMP-2、MMP-9及GFAP蛋白的表达情况。结果:模拟微重力条件下培养72 h后,U87细胞轮廓不规则,边缘圆钝,触角变少;模拟微重力条件下,U87细胞生长速度明显减慢,并且经模拟微重力干预48 h和72 h后的胶质瘤细胞经传代再培养,其增殖率也明显低于正常重力组;同时,U87细胞MMP-2及MMP-9蛋白表达水平与模拟微重力处理时间呈时间依赖性下降,而GFAP蛋白表达水平则呈时间依赖性升高。结论:模拟微重力影响U87细胞的形态、生长及表型。